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光电倍增管可将光信号转化为电信号并逐级放大,其前两个平行倍增极结构如图。当频率为...

光电倍增管可将光信号转化为电信号并逐级放大,其前两个平行倍增极结构如图。当频率为的入射光照射到第1倍增极的上表面MN时,极板上表面逸出大量速率不同、沿各个方向运动的光电子,空间加上垂直纸面的匀强磁场,可使从MN逸出的部分光电子打到第2倍增极的上表面PQ。已知第1倍增极金属的逸出功为W,两个倍增极长度均为d,水平间距为,竖直间距为,光电子电量为e、质量为m,普朗克常量为h,仅考虑光电子在纸面内运动且只受洛伦兹力作用。

1)求从MN上逸出的光电子的最大速率。

2)若以最大速率、方向垂直MN逸出的光电子可以全部到达PQ,求磁感应强度的大小和方向。

3)若保持(2)中的磁场不变,关闭光源后,发现仍有光电子持续击中PQ,求关闭光源后光电子持续击中PQ的时间。

 

(1) (2) ,垂直纸面向内 (3) 【解析】(1)由题可知入射光照射到第1倍增极上表面时发生光电效应 由爱因斯坦光电效应方程 解得:逸出的光电子的最大速率 (2)作出粒子在磁场中的运动轨迹图如图所示: 由图可知,从M点垂直向上射出的光电子经过磁场偏转恰好到达P点,圆心在N点 由几何关系得:偏转半径r=d 由牛顿第二定律得: 解得: 因光电子带负电,由偏转图象可知光电子向右偏转,由左手定则可知磁场方向为垂直纸面向内 (3)由于关闭光源前已有大量光电子在持续前往第2倍增极的路上,所以关闭光源后的一段时间,仍有光电子击中第2倍增极,因此“关闭光源后光电子持续击中PQ的时间”对应的是光电子从MN到达PQ的最长时间,最长时间对应的是轨迹圆心角最大的情况:当速率为最大时,对应的圆轨迹与PQ相切时圆心角最大;作出相应的运动轨迹如图所示: 由图可知,当最大速度对应的轨迹圆不能与PQ相切,故从N端以最大速率逸出并击中P端的光电子的圆弧轨迹圆心角最大,所对应的时间最长,因为OP=ON=r=d=NP,故是等边三角形,则 则光电子运动轨迹的圆心角为,运动的周期 故运动的最长时间为  
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高空杂技表演中,固定在同一悬点的两根长均为L的轻绳分别系着男、女演员,他们在同一竖直面内先后从不同高度相向无初速摆下,在最低点相拥后,恰能一起摆到男演员的出发点。已知男、女演员质量分别为Mm,女演员的出发点与最低点的高度差为,重力加速度为g不计空气阻力,男、女演员均视为质点。

1)求女演员刚摆到最低点时对绳的拉力大小。

2)若两人接着从男演员的出发点一起无初速摆下,到达最低点时男演员推开女演员,为了使女演员恰能回到其最初出发点,男演员应对女演员做多少功?

 

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某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻,图中两个电流表相同,定值电阻阻值为R0.

1)电路中R0的作用为___________

2)闭合电键S1之前,先将电阻箱接入电路的阻值调到________(填最大最小,闭合电键S1,再闭合电键S2,调节电阻箱的阻值,使电流表A2的指针偏转较大(接近满偏),读出电流值I0,读出这时电阻箱的阻值R1;断开电键S2,调节电阻箱的阻值,使电流表A2的示数再次为I0,读出这时电阻箱的阻值R2,则电流表A1的阻值为_______

3)闭合电键S3,依次调大电阻箱的阻值,记录每次调节后电阻箱的阻值R,并记录每次调节后电流表A1的示数I,根据记录的RI,作出IR-I图象,则图象可能是______.

4)若根据记录的RI,作出-R图象,通过对图象的处理,得到图象与纵轴的截距为a,图象的斜率为b,则电源的电动势E=______,电源的内阻r=______

 

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某同学利用如图甲所示的实验装置探究物体的加速度与合外力的关系,具体实验步骤如下:

A按图示装置安装器材;

B调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车沿长木板向下运动,且使小车上的挡光板通过两个光电门的时间相等;

C取下细绳和砂桶,测量砂桶和砂子的总质量m并记录;

D把小车置于靠近滑轮的位置,由静止释放小车,记录小车先后通过光电门1和光电门2时显示的时间;

E重新挂上细绳和砂桶,改变砂桶中砂子的质量,重复BD步骤。

 

(1)如图乙所示,用游标卡尺测量挡光片的宽度d =_______cm

(2)下列有关本实验的说法正确的是_______

A砂桶和砂子的总质量必须远小于小车的质量

B小车的质量必须远小于砂桶和砂子的总质量

C平衡摩擦力时要取下细绳和砂桶

D平衡摩擦力时不需要取下细绳和砂桶

(3)若挡光片的宽度为d,光电门1、光电门2之间的距离为l,显示的时间分别为t1t2,则小车的加速度为______________

 

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如图甲所示,倾角为θ的光滑斜面固定在水平面上,劲度系数为k的轻弹簧,下端固定在斜面底端,上端与质量为m的物块A连接,A的右侧紧靠一质量为m的物块B,但BA不粘连。初始时两物块均静止。现用平行于斜面向上的拉力F作用在B,使B做加速度为a的匀加速运动,两物块在开始一段时间内的v-t图象如图乙所示,t1时刻AB的图线相切,t2时刻对应A图线的最高点,重力加速度为g,则

A.

B. t2时刻,弹簧形变量为

C. t2时刻弹簧恢复到原长,物块A达到速度最大值

D. 从开始到t1时刻,拉力F做的功比弹簧释放的势能少

 

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如图,内壁光滑的绝缘细管与水平面成30°角,在管的右上方P点固定一个点电荷+QP点与细管在同一竖直平面内,管的顶端AP点连线水平。带电荷量为-q的小球(小球直径略小于管内径)从管中A处由静止开始沿管向下运动,在A处时小球的加速度为a,图中PBACBAC的中点,不考虑小球电荷量及管对+Q形成的电场的影响。则在电场中

A. A点的电势低于B点的电势

B. B点的电场强度大小是A点的2倍

C. 小球运动到C点的加速度为

D. 小球从A点到C点的过程中电势能先减小后增大

 

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